[发明专利]中间引出式可扩展的功率合成方法及系统

说明书

本公开公开了一种中间引出式可扩展的功率合成方法及系统，包括若干功率放大模块、E面T型波导功率合成器、90度弯波导及双定向耦合器，其中：所述功率放大模块对称式分布于双定向耦合器的两侧，双定向耦合器通过一E面T型波导功率合成器向两侧扩展，每侧通过90度弯波导向指定侧弯转，并通过一E面T型波导功率合成器的每个输入端口连接功率放大模块，形成可扩展的空间对称结构，使得所有功率放大模块产生的功率合成信号由中间位置引出。

技术领域

本公开涉及一种中间引出式可扩展的功率合成方法及系统。

背景技术

功率分配/合成器通常采用单路功率放大与多路功率分配/合成技术相结合的设计方法，来获得大功率的输出信号。与本发明相近的功率分配/合成技术主要包括平面电路功率分配/合成技术和基于波导的空间功率分配/合成技术。平面电路功率分配/合成技术多采用多级威尔金森功分器级联的结构形式，随着功率分配/合成路数的增多，功分器的级数随之增加，微带电路损耗也随之增大，从而造成了合成效率的下降。且此种方案的功率容量有限、散热效率低，在微波毫米波频段己不再适用。

基于T型波导的空间功率合成技术，如图1所示，该技术具有功率容量大、传输损耗小、散热性能好、合成效率高等优点，被广泛应用于微波毫米波领域。在该技术中，电磁波首先由图中位于上侧的输入端口进入E面T型波导功率分配结构，采用二进制的方式完成功率分配，进入每一路分支波导的信号通过波导-微带探针转换结构进入微带平面电路，在平面电路上完成功率放大后的信号，再通过相同的E面T型波导功率合成结构，从位于图中下方的输出端口输出。该技术充分利用了波导结构功率容量大、传输损耗小的优点，当合成路数较少时，其合成路径较短，因此具有较高的合成效率，但随着合成路数的增多，其合成路径也会以二进制的方式增加，从而导致合成效率大大降低，无法满足微波毫米波频段大功率合成技术的要求。

传统的基于T型波导的空间功率合成技术是一种平面二进制的功率合成网络，该技术的缺点主要包括如下几个方面：

该技术采用的是一种基于E面T型波导功分结构的二进制功率分配/合成技术，随着功率分配/合成路数的增加，其合成级数及合成路径也会相应增加，从而使得功率分配/合成器的传输损耗增大，合成效率降低，因此，在微波毫米波频段，该技术通常应用于8路以内信号的功率合成，当合成路数多于8路时，通常不采用该技术。

该技术采用的是一种平面扩展的功率分配/合成技术，无法充分利用空间体积，而且其合成路数越多，空间利用率越低，从而不利于整个功率分配/合成器的小型化和集成化。

发明内容

本公开为了解决上述问题，提出了一种中间引出式可扩展的功率合成方法及系统，本公开能够实现大于8路的多路功率信号的空间功率合成，并具有宽频带、空间体积小等优点。

为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：

一种中间引出式可扩展的功率合成系统，包括若干功率放大模块、E面T型波导功率合成器、90度弯波导及双定向耦合器，其中：

所述功率放大模块对称式分布于双定向耦合器的两侧，双定向耦合器通过一E面T型波导功率合成器向两侧扩展，每侧通过90度弯波导向指定侧弯转，并通过一E面T型波导功率合成器的每个输入端口连接功率放大模块，形成可扩展的空间对称结构，使得所有功率放大模块产生的功率合成信号由中间位置引出。

作为进一步的限定，所述功率放大模块包括若干功率放大单元，沿一对称轴均匀分布，在对称轴上同轴设置的输入端口和波导输出端口，各功率放大单元下端设置有呈阵列分布的散热翅片。

作为进一步的限定，所述散热翅片的分布方向与对称轴的延伸方向一致。

作为进一步的限定，所述散热翅片之间均匀分布，间距相同。

作为进一步的限定，所述每个功率放大模块的输入端采用与输出通路相同结构，且空间对称。